户外GIS设备伸缩节运维监测工作分析

李超1刘亚敏2池锐敏3贾罡4张治平5宋丹

2国网河南省电力公司郑州供电公司河南省郑州市450000）

摘要：在电力系统中，GIS设备因具备独特的优势而得到了广泛应用，但因质量参差不齐、运行维护不到位、安装环境较差等，导致GIS设备出现了各种问题，进而对电力系统的安全运行造成了严重影响。要想保证电力系统运行的安全性和稳定性，就需要加大对GIS设备的管理和维护力度。户外ＧＩＳ设备伸缩节的尺寸变化反映了ＧＩＳ设备的工作条件及运行状况，其运维监测工作的不到位可能引发ＧＩＳ设备事故及异常，因此通过采取措施加强ＧＩＳ设备伸缩节的运维监测，从而为设备的状态检修提供可靠的运行信息，防止ＧＩＳ设备的事故发生。

关键词：GIS设备；伸缩节；监测工作

1前言

GIS设备因具有体积小、可靠性高、安全性好、维护方便、占地面积小等特点，在电力系统建设发展中得到了广泛应用，成为我国乃至全球变电设备发展的趋势。近年来，电网发生多起户外GIS设备因环境温度变化引发的故障及异常，给电网和设备的安全可靠运行造成严重威胁。伸缩节作为户外GIS设备的重要组成部分，主要是用于热胀冷缩温度补偿、吸收因安装基础不平或安装孔距超差造成的安装误差，所谓的安装误差是微小的，调整时必须保证主回路接触可靠，并避免由于调整而带来的其它应力。

2GIS设备概述

2.1优点

GIS设备在电力企业中的应用十分广泛，尤其是在高压输电系统中，相比于其他设备而言，该设备具有3个突出的优点：采用全封闭设计，减少了外界对设备的影响，具有十分优越的技术性能；占用的空间比较小；③维护频率低，降低了维护人员的劳动强度。

2.2类型

GIS设备的类型构成是多样化的，根据结构的构成形式，可将其分为圆筒型和柜型两种。此外，按照绝缘介质的不同，还可将其分为全SF6气体绝缘型和部分气体绝缘型两大类型，前者是全封闭的，后者分为两种情况：除母线之外，其他元件均采用气体绝缘；采用绝缘封闭母线，其他元件均采用常规的敞开式电器。

2.3关键元件

2.3.1气体隔室

为了实现不同元件之间的隔离和满足维护的需要，GIS由一个个独立的气室组成，每个气室内只有一个设备元件。有些气室之间是完全隔离的，有些气室之间是可通过管道阀门连通的。每个气室均应配有充气口和压力表，以便维护和监测。一般而言，GIS气室内SF6气体的压力在0.4～0.6Mpa·G，开关气室比其他气室的额定压力高0.1MPa·G。

2.3.2支持绝缘子和绝缘隔板

支持绝缘子一般采用环氧树脂制造，发生短路故障时，其强度可充分耐受电磁力，从而保证导体与壳体的间距。在正常状态下，隔板的盆式绝缘子可承受因隔离两侧可能存在的最大压力差而形成的机械力。

2.3.3伸缩节

伸缩节可调节GIS设备制作、安装时的允许公差，吸收因电流通过而引起的外侨与地基之间的相对伸缩。因此，应在设备的适当位置安装伸缩节。

2.3.4气体监测装置

气体监测装置可有效监视各个气室内的漏气情况。一般情况下，开关气室以0.05MPa·G为梯度向下设置报警值和闭锁值，大多数气室只具备报警值，且具体数值需要结合压力、温度特性曲线和区域内的常年气温制订。

3伸缩节的调节

由上述可知，伸缩节的布置及长度参数是在一定设计温度下计算得到的，在实际安装时的环境温度往往与伸缩节的设计温度不同，所以在不同的安装温度下，伸缩节的设计长度就必须经过环境温度修正才能满足正常的性能，伸缩节两端面轴向安装长度的调整可按下式进行。

在伸缩节膨胀节的实际应用中，由于某些种类的伸缩节长度调节有一定难度，在产品安装现场很难实现，所以也就不做调节，这样就造成工程中易出现各种问题。如果在设计时未进行特殊考虑，除上述因温度差异调整轴向长度外，严禁用拉伸、压缩和偏转膨胀节的办法来调整设备安装误差或不对中。在产品安装过程中为了调整安装误差而调整膨胀节长度或方向是不正确的，这样会减小膨胀节的正常补偿量，甚至导致膨胀节破坏失效。不同品种的伸缩节有不同的调节方法，在工程中一般采用简化的调节方式。

在产品安装过程中伸缩节内外侧的螺母均按照要求松开一定尺寸，对管道母线的安装情况进行调整，同时应测量调整前后的安装尺寸并保证伸缩节未超出其允许的轴向及径向调节范围。

产品安装完成后，在产品内部充气体之前锁死伸缩节的外侧螺母，这一点是非常重要的，否则易造成伸缩节损坏及其他人身伤亡事故。另外对其他品种的伸缩节一般在GIS设备安装完成后需根据支撑设计情况，将伸缩节固定轴的固定螺母松开，以发挥伸缩节的效能，充分吸收其调节段的GIS壳体热胀冷缩。

4存在的问题

GIS设备伸缩节的巡视检查工作未得到重视。近年来，户外GIS设备在国网内各变电站得到了大量应用，而其运维监测工作未能跟上设备的更新步伐，因而发生了多起户外UIS设备因环境温度变化而引发的故障及异常，给电网和设备的安全、可靠运行造成严重威胁万’〕。实际运维工作中，GIS设备伸缩节的巡视项目也未列入标准化巡视检查作业指导书，造成其巡视检查标准无章可循。

无法监测GIS设备伸缩节尺寸变化情况。GIS设备早期应用中，未考虑伸缩节受应力变化发生位移时其尺寸变化对运维监测工作的重要性，因此在实际运维工作中无法通过有效手段来监测其尺寸变化情况，当伸缩节位移较大时不能及时发现，从而埋下隐患。

设备选型考虑不全面。户外GIS设备在选型时未充分考虑地域、环境温差等因素可能引发的伸缩节位移，没有制作专用的测量工具来实时监测伸缩节的位移变化情况，从而给以后的运维监测工作带来困难。

5运维管理措施

设计阶段：伸缩节设计过程中，制造厂应先根据项目单位技术规范书中的工程实际运行极限环境温度确定年或日温差，根据伸缩节安装时周围空气温度及开关运行环境温度极限值计算出母线的总变形量，结合选用的伸缩节最大调整尺寸确定需设置的伸缩节总数。

安装阶段：安装过程中，不同厂家、不同种类伸缩节拆解或复装，应严格按照作业指导规范实施。运维单位要加强户外GIS设备验收管理。设备出厂前应安装能测量伸缩量的带刻度的卡尺。

6结束语

综上所述，金属伸缩节在GIS中的应用至关重要，稍不留意就会出现各种设计及使用问题，造成较大损失。所以在实际工程中需要特别注意各方面的因素，在使用伸缩节膨胀节的时候应清楚其原理，避免使用不当使伸缩节膨胀节没有正常发挥出应有的作用或者破坏伸缩节膨胀节本身的补偿性能导致产品出现各种质量问题。

户外GIS设备伸缩节的运维监测是GIS设备巡视检查的一项重要内容，只有随时了解和掌握其尺寸变化情况，才能准确判断GIS设备运行情况，从而及时发现并排除隐患，防止GIS设备运维监测工作不到位而引发故障及异常。

参考文献：

[1]习刘旭，薛红涛，卢鹏，等.浅谈UIS波纹管应[J].科技创新导报，2012（2）：71

[2]林炜.提升GIS设备运行维护的管理能力［J］.硅谷，2011